海藻酸鈣凝膠體系中無(wú)機(jī)礦物(碳酸鈣、草酸鈣)的結(jié)晶行為.pdf

1、海藻酸鈣水凝膠是一種含有大量水的交聯(lián)網(wǎng)狀物,可用作碳酸鈣(CaCO3)和草酸鈣(CaC2O4)仿生礦化的前驅(qū)體,論文共分為兩個(gè)部分:
　　 碳酸鈣:通過(guò)氨和二氧化碳?xì)怏w的緩慢擴(kuò)散,海藻酸鈣前驅(qū)凝膠明確的空間結(jié)構(gòu)、滲透性和離子交換性有利于方解石超結(jié)構(gòu)的形成。當(dāng)海藻酸鈣水凝膠膠凝了大量的液體時(shí),通過(guò)對(duì)海綿狀凝膠珠外部的羧基官能團(tuán)的成核點(diǎn)的復(fù)制,得到了外部方解石排列的碳酸鈣。這些方解石超結(jié)構(gòu)的內(nèi)部特征表明了方解石向內(nèi)生長(zhǎng)的趨勢(shì),此即凝

2、膠珠的滲透性和滲透氣體的擴(kuò)散方向。在較少量液體存在(即成核點(diǎn)密度較大)時(shí),前驅(qū)凝膠有利于具有平滑表面的方解石超結(jié)構(gòu)的形成,證明了超結(jié)構(gòu)內(nèi)部方解石納米顆粒的局部有序排列。這在一定程度上模擬了生物機(jī)體控制無(wú)機(jī)物礦化過(guò)程,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)生物分子官能團(tuán)吸附Ca2+;(2)三維網(wǎng)狀有機(jī)結(jié)構(gòu)中的無(wú)機(jī)礦物的受限結(jié)晶;(3)與有機(jī)基質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)的礦物粒子超結(jié)構(gòu)的形成。此部分最有創(chuàng)新型的研究結(jié)果是:一些看上去類似單晶的碳酸鈣實(shí)際上是由一些微

3、小的方解石斜方顆粒組成的,而且這些堆積的顆粒是沿著聚合物骨架排列的。所以說(shuō),多價(jià)金屬凝膠相中無(wú)機(jī)礦物的結(jié)晶行為為仿生合成功能材料提供了一種新的途徑。
　　 草酸鈣:草酸鈣有一水草酸鈣(COM)、二水草酸鈣(COD)和三水草酸鈣(COT)三種晶型,其中COM是泌尿系統(tǒng)結(jié)石的主要組分,與COM相比,COD晶體更容易通過(guò)代謝排出。在30℃條件下,草酸銨((NH)4C2O4)飽和溶液加入到不同的鈣離子溶液體系中反應(yīng)得到了形貌和晶型各異的

4、草酸鈣沉淀。(1)在水溶液反應(yīng)體系和鄰苯二甲酸氫鉀緩沖液反應(yīng)體系中,當(dāng)鈣離子濃度為0.0172mol/L,改變草酸根的濃度時(shí)僅得到相貌各異的COM晶體。(2)在四硼酸鈉緩沖液反應(yīng)體系(固定Ca2+濃度為0.0172 mol/L)中,C2O42-濃度較低時(shí)得到的沉淀主要是COD,其中COD的百分含量隨著草酸根濃度的增加而降低;C2O42-濃度較高時(shí),得到的沉淀只有COM。(3)(NH)4C2O4飽和溶液與海藻酸鈣凝膠混合,反應(yīng)主要得到了一

5、些球形的聚集結(jié)構(gòu),其組成單元是多分散的草酸鈣晶體顆粒。在Ca2+濃度較低的反應(yīng)體系中,COM和COD共存;當(dāng)Ca2+濃度較高時(shí),得到的草酸鈣均為COM。固定海藻酸鈣水凝膠的量(反應(yīng)體系中Ca2+濃度約為0.0172 mol/L)時(shí),改變草酸根的濃度得到了COM和COD兩種晶型;COD的百分含量隨著草酸根濃度的增加而降低,C2O42-濃度較高時(shí),得到的沉淀只有COM。這部分的研究結(jié)果表明:在非凝膠反應(yīng)體系中,四硼酸鈉緩沖液能夠促進(jìn)COD的